Anonim

Siste bionisk blad nå 10 ganger mer effektivt enn naturlig fotosyntese

Miljø

Michael Irving

6. juni 2016

3 bilder

Forskere ved Harvard har utviklet en mer effektiv versjon av bionic bladet, som kan slå sollys og vann til strøm og flytende brensel

I løpet av de siste årene har det blitt gjort store fremskritt i å skape kunstige blader som etterligner evnen til sine naturlige kolleger til å produsere energi fra vann og sollys. I 2011 ble de første kostnadseffektive, stabile kunstige bladene opprettet, og i 2013 ble enhetene forbedret for å helbrede og jobbe med uren vann. Nå har forskere ved Harvard utviklet "bionic leaf 2.0, " som øker systemets effektivitet langt utover naturens egne evner, og brukte den til å produsere flytende brensel for første gang.

Prosjektet er arbeidet til Harvard University 's Daniel Nocera, som ledet forskerteamene på tidligere versjoner av kunstig bladet, og Pamela Silver, professor i biokjemi og systembiologi ved Harvard Medical School.

I likhet med tidligere versjoner er bionic leaf 2.0 plassert i vann, og da det absorberer solenergi, kan den dele vannmolekylene i komponentgassene, hydrogen og oksygen. Disse kan høstes og brukes i brenselceller for å generere elektrisitet, men nå, ved hjelp av en konstruert bakterie, kan hydrogenet brukes til å produsere flytende brensel.

Hvor denne siste enheten slår effektiviteten av tidligere tester - og naturen selv - er ned til katalysatoren som produserer hydrogenet. I tidligere versjoner skapte nikkel-molybden-sink legeringskatalysatoren som ble brukt til å produsere hydrogen også reaktive oksygenarter som ville angripe og ødelegge bakteriens DNA. Som et resultat ble forskerne tvunget til å kjøre systemet med en høyere spenning for å overvinne problemet, noe som førte til en reduksjon i total effektivitet.

"For dette papiret har vi designet en ny kobolt-fosfor legeringskatalysator, som vi viste ikke produserer reaktive oksygenarter, sier Nocera. "Som tillot oss å senke spenningen, og det førte til en dramatisk økning i effektiviteten. "

Med denne nye katalysatoren, er systemet i stand til å konvertere sollys til biomasse med 10 prosent effektivitet, som er 10 ganger det til selv de mest effektive plantene. Men det er ikke det eneste potensielle programmet for teknologien.

"Den vakre biologien er det er verdens største kjemiker - biologi kan gjøre kjemi vi kan ikke gjøre, " sier Silver. "I prinsippet har vi en plattform som kan lage noe nedstrøms karbonbasert molekyl. Så dette har potensialet til å være utrolig allsidig. "

Forskerne har allerede demonstrert hvordan systemet kan brukes til å lage forbindelser som isobutanol, isopentanol og PHB, en bioplastisk forløper. I tillegg er katalysatorene biologisk kompatible som de "selvhelter", slik at de ikke tømmer materiale til en løsning.

Mens det sannsynligvis er mer plass til ytterligere økt effektivitet, sier teamet at det for øyeblikket fungerer bra nok til å vurdere kommersielle applikasjoner. Som han diskuterte i tidligere år, inkluderer Noceras planer for teknologien å bruke den i utviklingsland som en billig kilde til fornybar energi, noe som kan drive enkelte hjem.

Lagets resultater vises i det siste nummeret av tidsskriftet Science, og Nocera diskuterer prosjektet i videoen nedenfor.

Kilde: Harvard

Pamela Silver, Elliott T. og Onie H. Adams Professor i biokjemi og systembiologi ved Harvard Medical School, er co-creator av bionic leaf 2.0

Daniel Nocera, Patterson Rockwood Professor of Energy ved Harvard University, er co-creator av bionic leaf 2.0

Forskere ved Harvard har utviklet en mer effektiv versjon av bionic bladet, som kan slå sollys og vann til strøm og flytende brensel

Anbefalt Redaksjonens